山雀展示了物种界限是如何转移和模糊的

Chickadees, 那些可爱的戴着土匪面具的鸟饲养员, 是北美最熟悉、最受欢迎的后院鸟吗. 它们非常善于发现和斥责捕食者，以至于其他鸟类都会竖起耳朵倾听它们的警报, 它们是如此无所畏惧，以至于它们可以被哄着从人们手中抢走种子.

山雀吸引后院观鸟者的一些相同特征——它们无处不在, 他们的勇气, 它们的行为很容易被观察到，这也使它们成为鸟类学家理想的研究对象. 这里是北美两种最著名的山雀的栖息地, 他们创造了一个令人惊讶的自然实验，博彩app推荐物种之间的界限如何移动甚至模糊.

在过去的几十年里，一小群科学家致力于研究黑冠山雀和卡罗莱纳山雀之间的重叠区域. 他们的研究强调了人类活动是如何混淆物种之间的关系的，因为气候变化和栖息地的改变改变了生物相互作用的方式和地点. 它还揭示了为什么经过数百万年自然选择分离的基因现在突然以意想不到的方式重新组合而产生的杂交有时不能茁壮成长.

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不过，也不全是负面影响. 杂交有时也是一种比自然选择通常允许的更快地适应物种的方式, 让种群从适应不同环境的邻居那里借用现成的基因变异. 这只不起眼的山雀正在帮助科学家们了解，在博彩平台推荐这个不断变化的世界里，新的混合物种配对的后代会有怎样的境遇——是好是坏.

即使对认真的观鸟者也是如此, 黑冠山雀和卡罗莱纳山雀很难区分. 两者都是属的成员 Poecile, 戴着同样的黑色帽子和下巴, 白的脸颊, 和灰褐色的身体, 还有对装满种子的喂鸟器的同样热爱和类似的厚脸皮的“叽叽咕咕”!“电话.

一个有经验的观察者在大多数情况下都能分辨出黑帽和卡罗莱纳帽, 虽然. 一方面, 他们通常唱不同的歌, 黑帽人吹着两个或三个音符的曲调，而卡罗莱纳人则喜欢四个音节的曲调. 但通常最简单的方法就是看地图来判断你看到的是哪一种山雀. 卡罗莱纳山雀生活在美国东部和东南部.S., 而黑冠山雀则栖息在北美其他大部分地区, 取代了美国的卡罗莱纳州.S. 东北部，西部部分地区和加拿大.

然而沿着广阔的, 两个物种重叠的弯曲线, 穿过中西部进入俄亥俄州, 宾夕法尼亚州和新泽西州, 事情会变得模糊. 至少可以追溯到20世纪40年代, 在这两个物种都生活过的地区工作的鸟类学家偶尔会观察到卡罗莱纳山雀和黑冠山雀似乎是成对筑巢并共同抚养后代的. 最终，事情变得清晰起来，两只山雀并不只是相遇而已. 它们共享一个“杂交区”，在那里它们定期杂交，并产生它们的基因组组合的后代.

博彩平台推荐中的许多人在高中或大学生物课上都学过物种是一群可以一起繁殖并产生可育后代的生物体. 这是“物种”的生物学概念，是当今使用的多种定义之一. 尽管生物学家仍在努力就什么是物种达成一致, 他们通常认为物种在繁殖上是相互隔离的. 某种东西阻止了它们的杂交——行为上的差异, 例如, 或者是地理障碍.

尽管如此，物种之间的杂交还是非常普遍. 一些混合动力车, 比如骡子——马和驴的杂交品种——就不能有自己的后代. 这些不育的杂交种基本上是进化的死胡同. 其他物种对, 然而, 能杂交并产生可育的幼崽吗, 物种之间的界限变得模糊，因为它们将混乱的基因组传递给后代. 阿拉斯加偏远地区的一个独特的棕熊种群, 例如, 似乎是由棕熊和北极熊祖先的后代混合而成的.

杂交在鸟类中尤为常见. 博彩app推荐 16 percent of all birds have been documented to hybridize with another species at least occasionally in the wild; ducks are particularly profligate hybridizers, 据记载，博彩平台推荐熟悉的绿头鸭与其他40多种鸭子杂交过. 通常情况下，物种间分界线的位置只不过是一种主观判断. 一些关系密切的鸟类种群已经多次分裂, 在过去的一个世纪里再次聚集和分裂, 最终决定由一个鸟类学家委员会对他们同行的提案进行投票.

曾经只有黑帽的网站现在也接待了卡罗来纳人. 混合区在移动.

杂交经常发生在有共同祖先的物种之间，它们是彼此最近的亲戚. 卡罗莱纳州和黑冠山雀却不是这样. 基因研究已经确定，黑顶山雀真正的“姐妹”物种实际上是北美西部的山山雀. 但是在分别进化了几百万年之后, 随着冰川在最后一个冰河时代消退，黑帽企鹅和卡罗莱纳企鹅又重新接触起来, 从那以后，它们就一直在杂交区混在一起.

在20世纪90年代, 根据鸟类观察者的反复调查, 鸟类学家开始意识到这些山雀身上发生了一些特别奇怪的事情. 曾经只有黑帽的网站现在也接待了卡罗来纳人. 混合区在移动.

I就在这个时候，罗伯特·库里, 维拉诺瓦大学的鸟类学家和行为生态学家, 开始了对杂交山雀的研究，这决定了他的职业生涯. 库里在宾夕法尼亚州东部沿南北梯度的私人自然保护区和州立公园建立了三个野外地点:南部的卡罗莱纳山雀, 中部地区到处是杂交鸟类，北部地区主要是黑帽鸟. 跨站点, 库里和他的学生们搭建了大约500个“巢管”,圆柱形鸟舍，可以放置在比传统巢箱更广泛的地点. 多年来，它们的工作进入了一个可预测的年度节奏:它们在2月份清理巢管，为繁殖季节做准备, 然后从4月到6月追踪鸟巢的建造和产卵情况，最终在每个鸟巢捕获成年鸟，并收集它们的血样.

2007年，库里和马修·鲁丁克, 然后是维拉诺瓦大学的学生, 发表了一篇论文，表明混合区在十多年里一直在向北蔓延. 到那时，库里已经从他的野外站点收集了价值数年的山雀血液样本, 他也可以接触到其他研究人员之前收集的组织样本. He, Reudink和他们的合作者使用遗传分析来验证山雀种群(卡罗来纳州)的组成, 黑帽或杂交)，并观察其组成是如何随时间变化的. (最终, 随着杂交比例在北部站点的增加, 库里在更靠北的地方增加了第四个地点.)研究人员的发现证实了鸟类观察者已经观察到的:在15年的时间里，杂交区的北部边缘向北移动了大约20公里. 但是为什么?

在那篇文章发表后的几年里, 人们问库里，他和他的同事们报道的运动是否与气候变化有关. “我的回答总是，是的，可能，但我不知道如何研究，”库里说. 解决方案是通过与康奈尔大学的研究人员合作得出的. 斯科特•泰勒, 然后是康奈尔大学的博士后研究员, 利用eBird的数据进行了分析, 观鸟者上传观察结果的在线平台. 研究表明，卡罗莱纳山雀活动范围的北部边界大致是地图上冬季平均最低温度达到零下7摄氏度的点，而且它们在宾夕法尼亚州向北扩张的速度与暖冬是一致的. 由于气候变化，混合区似乎确实在移动.

C气候变化只是混合带运动背后的故事的一半. 这就解释了为什么卡罗莱纳山雀能够逐渐向北移动, 但这并不能解释原因, 当卡罗来纳州扩张到一个新的地区时, 雌性黑冠山雀有时会选择与卡罗莱纳州的雄性交配，而不是与自己物种的雄性交配.

这不是认错人的案子. 虽然人类可能很难区分这两个物种，但鸟类可能知道谁是谁. 迷人地, 在实验室实验中, 黑冠山雀和卡罗莱纳山雀可以区分自己物种成员和其他物种成员的气味. 但是雌性卡罗莱纳山雀对同类雄性的气味有强烈的偏好, 雌性黑头莺则不那么挑剔.

当一只雌性黑冠山雀选择卡罗莱纳州的山雀作为配偶时，博彩平台推荐不可能知道她的内心是怎么想的. 库里怀疑这与社会支配地位有关. 雌性黑帽鸟可能会被雄性卡罗来纳鸟吸引，因为它们有时在群体中的统治地位更高, 但这种想法很难验证. 科学家 可以 学习是接下来发生的事情. 当经过数百万年独立进化的两个物种的基因在一窝卵中混合在一起时, 混血儿会是什么样子?

首先，不是每个杂交蛋都能孵化. 物种之间的生殖隔离——保持两个物种分离的力量——可以在多个层面上起作用. Animals from two species may choose not to mate with each other in the first place; that’s premating isolation, 黑帽鸟和卡罗莱纳山雀之间似乎并不总是有什么关系. 但如果来自不同物种的个体确实配对了, 如果它们的后代不太可能存活下来，生殖隔离仍然会发生, 茁壮成长，繁衍后代.

几乎是在库里开始收集山雀数据的时候, 他注意到在物种间配对最多的地方有些不对劲. 他说:“博彩平台推荐有一些巢穴的孵化成功率很低。. 有时一窝八只蛋中只孵出一只.

和一个维拉诺瓦的学生一起工作, 库里开始记录整个杂交区域的孵化成功率. 结果, 出版于2022年, 显示了该区域向北移动的过程, 孵化成功的低谷随之席卷了大地. 当卡罗莱纳山雀进入黑头莺居住的地区时, the percentage of eggs laid in local nests that hatched successfully would fall; in a different area, 因为卡罗来纳州占据了主导地位，男女混合组合的比例下降了, 孵化率提高.

对于那些孵化出来的杂交鸟类来说，它们混杂的基因组会带来问题. 一项来自黑人和卡罗莱纳州重叠地区的研究, 在俄亥俄州, 发现杂交物种的基础代谢率比任何亲本物种都高——即使在静止不动的情况下也是如此, 他们需要消耗更多的能量来保持身体的正常运转.

说白了，混血儿也有点笨. 山雀作为一个群体是出了名的聪明. 为严冬做准备, 山雀将成千上万的种子藏起来，以后再拿出来吃. 他们需要记住在哪里可以找到它们. 为了完成这个召回, 山雀的海马体会长出新的神经元, 一个负责空间记忆的大脑区域. 一些研究表明，海马体每年秋天都会膨胀，以储存冬季生存所需的信息.

对黑冠山雀认知能力的研究表明，它们的空间认知能力与其所处的环境有关. 生活在冬天最冷的地方的山雀有着最好的记忆. 基于这个发现, 利哈伊大学的Amber Rice假设黑冠山雀在学习和记忆测试中表现最好, 卡罗莱纳山雀(活的, 平均, 在较温和的气候下)会造成最坏的结果, 混血儿介于两者之间.

赖斯和她的合作者测试了被俘的卡罗莱纳州, 黑帽和混血儿参加了评估他们对隐藏食物位置的记忆程度或解决简单谜题的任务. 令她惊讶的是，混血儿在这两项任务上的表现都不如他们的父母. “博彩平台推荐看着博彩平台推荐的结果，博彩平台推荐就像，嗯，”她说. 这一发现促使赖斯的研究小组开始思考基因不相容. 所有这些问题——孵化成功率低, 低效的新陈代谢, 认知能力较差——可能是因为卡罗莱纳州和黑冠山雀的基因组的某些部分没有很好地结合在一起.

也许没有人比斯科特·泰勒花了更多的时间来思考山雀物种之间的基因混杂, 当时的博士后领导了将混合带的运动与气候变化联系起来的研究，现在是博彩平台推荐的一名教员. 泰勒从小就对混血儿很感兴趣. 他回忆说，他非常喜欢飞马和独角兽，还想到它们可以杂交成“飞马”.”

泰勒跨越时间和空间研究了山雀杂交区的遗传模式. “博彩平台推荐对物种杂交时不会在物种之间移动的基因组区域特别感兴趣,他说, 因为它们可能对生殖隔离特别重要.”

这种基因块在杂交区之间的移动被称为基因渗入 不 发生在基因组的某个点上, 这可能表明一组特定的基因在物种之间不能很好地混合. 最近, 泰勒团队的初步工作帮助揭示了其他科学家在杂交品种中观察到的一些缺陷的遗传学基础:与代谢和认知相关的基因表现出特别低的渗入率.

“我认为山雀的工作已经澄清了鸟类杂交区研究中最重要的谜团之一:什么是对杂交的选择的实际来源?宾夕法尼亚州立大学的野生鸟类杂交专家大卫·托斯说. “在许多其他混合区域, 博彩平台推荐对混合动力车的蹩脚之处有了一些初步了解,但对卡罗来纳州和黑帽州的大量研究实际上验证了这些观点.”

杂交山雀可以生育. 不像前面提到的骡子这种著名的不育杂交品种, 它们可以与任何一种亲本鸟类交配. 但它们混杂的基因组造成的问题意味着它们可能会留下更少的后代, 平均, 比非杂交山雀. 这种针对杂交个体的持续的自然选择最终阻止了两个物种通过杂交而融合成一个物种.

B黑冠山雀和卡罗莱纳山雀只是北美七种山雀中的两种，而且它们并不是唯一一对杂交的. 黑顶山雀和它的近亲在哪里重叠, 山雀, 在西方, 这两个物种也可以杂交. 泰勒已经开始研究这些混血儿. 这里没有明显的混合区, 然而; instead hybrid birds pop up sporadically throughout a wide area.

和当时的研究生凯瑟琳·格拉本斯坦一起工作, 泰勒在eBird上标出了混血儿被报道的地点. (山山雀有独特的白色眉毛，黑冠山雀和卡罗莱纳山雀都没有, 而且混血儿相对容易通过视觉识别.)这些鸟的分布奇怪地零零散散，只有几个清晰的群. 他们想知道是什么驱动了这种奇特的模式.

最终，泰勒和格拉本斯坦发现了杂交物种的存在与一个地区的栖息地被人类改变的程度之间存在很强的相关性. “我认为博彩平台推荐在这些受干扰的地区所做的就是种植有利于黑冠山雀的树木,泰勒说。, “这增加了它们的种群数量，然后以人工方式增加了两个物种之间杂交的频率.“为了进一步研究这种联系, 他已经搭建了400多个山雀巢箱, 从博尔德市到山上的林木线.

东方的气候变化, 西部的栖息地紊乱:在这两种情况下, 人类活动正在重新划定物种之间的界限. 这种颠覆在未来很可能只会增加. 那么当这些物种的基因组继续混合时会发生什么呢? “我经常被问到，杂交是好还是坏? 答案是，两者都不是，”泰勒说. “结果总是与环境有关.”

T基因组学的出现表明杂交无处不在——甚至在博彩平台推荐自己的进化史上也是如此. 尼安德特人可能早就灭绝了, 但它们的一些基因在今天的人类中仍然存在，这要归功于很久以前的杂交 智人. 科学家已经将尼安德特人的基因变异与生育能力联系起来, 糖尿病的风险，甚至博彩平台推荐对COVID的易感性. 尼安德特人本身可能并没有灭绝，只是被吸收了 H. 智人 这一过程被称为基因淹没, 通过它，一个常见的物种可以与一个罕见的物种杂交.

基因淹没只是杂交可能产生的众多结果之一. “你可能会遇到杂交后代适应性较低的情况, (这)实际上可以使物种之间的界限更加清晰,赖斯解释道, 或者“你可以进行这种合并，这样你就失去了物种边界, 或者你甚至可以看到杂交种形成自己的物种.“杂交物种”, 其中一个新物种是由跨物种配对产生的, 在蝴蝶身上有记录吗, 鱼, 蟾蜍和海豚.

杂交也可以帮助一个物种繁荣, 赖斯补充道, 通过充当“新基因进入另一个物种的桥梁，并在某些环境中提供适应性益处”.“随着地球气候持续变暖和变化, 更多物种的生存范围将发生变化, 可能会让它们与之前被隔离的进化表亲接触. 不可避免地，会有赢家和输家. 但在某些情况下, 从亲戚那里借来的一组新基因可能是灭绝和适应的区别.

吃教美洲山雀, 卡罗莱纳山雀和山山雀都被国际自然保护联盟认为是“最不受关注”的物种, 这意味着它们目前很丰富，不需要集中保护措施. 但卡罗莱纳州和山区山雀的数量总体上似乎在减少, 而在其活动范围的西部地区，黑头莺的数量正在减少. 一些山雀生物学家担心，随着地球变暖，这些鸟将如何应对高海拔栖息地形成的极端天气模式. 杂交鸟能否将新基因引入种群，有朝一日帮助种群适应环境?

“会发生什么呢?”? 博彩平台推荐还不知道，”赖斯说. “但这将是有趣的.”